船体结构的屈曲和极限承载能力是反映船体结构安全可靠性的重要指标,受到了广大研究人员的关注和重视。近年来,集装箱船大型化高速化快速发展,导致船体梁的刚度减小。因此,砰击载荷对船体结构安全性的影响越来越明显。与船体结构的静力屈曲和静态极限强度研究不同,船体结构的动力屈曲和动态极限强度的研究更为复杂。需要考虑载荷时间效应、材料动态本构关系和惯性效应等因素的影响。因此,无论是采用理论还是数值方法研究砰击载荷作用下船体结构的动态特性以及这些因素的影响都具有重要的工程意义。针对上述提到的问题,本文以集装箱船为研究对象,具体开展了以下研究工作:（1）以Navier’s双傅里叶级数表示船体板的挠度变形,基于大挠度薄板理论研究建立弹性约束船体板的控制方程,利用Galerkin法求解动力平衡方程,使动力平衡方程转化成一系列关于时间的二阶微分方程组。然后采用四阶龙格库塔法对微分方程组求解,得到弹性约束船体板在面内砰击载荷作用下的动态响应。基于B-H判别准则预测船体板在面内砰击载荷作用下的临界动态屈曲载荷。研究结果发现弹性扭转约束刚度、初始缺陷和砰击持续时间对船体板的动态响应有很大影响。弹性扭转约束刚度越大,船体板的动态响应越小而临界动态屈曲载荷越大。对于矩形板,当无量纲扭转约束刚度大于20时,弹性扭转约束边可视为固支边,当小于0.01时,弹性扭转约束边可视为简支边;对于加筋板,当无量纲扭转约束刚度大于20时,弹性扭转约束边可视为简支边,当小于0.5时,弹性扭转约束边可视为固支边。（2）前文基于理论方法研究了矩形板和加筋板的弹性动力屈曲。当船体板发生弹性动力屈曲后,依然具有承载能力。因此,为了合理评估船体板在动态载荷作用下的极限承载能力,有必要对船体板的动态极限强度展开研究。本章基于有限元法计算了561组矩形板在给定速度载荷作用下的动态极限强度。采用曲线拟合方法推导出以几何尺寸和加载速度表示的动态极限强度经验公式。采用该经验公式计算几种不同船型的外底板在面内动态载荷作用下的动态极限强度,与有限元结果对比验证了经验公式的合理性。（3）前一章节研究了矩形板在给定速度载荷下的动态极限强度,并推导了经验公式。然而,船体板在动态响应过程中,加载边的压缩速度将会随时间变化。为了与实际情况更贴近,本章将将砰击载荷简化为具有毫秒量级持续时间的半正弦脉冲载荷,与面内给定速度载荷作用下矩形板加载边压缩速度保持恒定不同,矩形板在砰击载荷作用下加载边的压缩速度随时间不断变化。因此,本章采用有限元法研究了矩形板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度,系统讨论了砰击持续时间、板长宽比、板厚和材料屈服应力对动态响应的影响。通过曲线拟合得到简单合理的矩形板动态极限强度预测公式。数值计算表明砰击持续时间和长宽比对矩形板动态极限强度有很大的影响,而板厚和材料屈服应力的影响可忽略不计。与现有船型外底板结构的动态极限强度有限元结果对比,验证了本文经验公式的正确性。（4）船舶结构遭到剧烈的波浪砰击而激发出剧烈的颤振,导致船中附近的甲板和船底板受面内冲击载荷作用发生屈曲破坏。对于船底加筋板结构,除受到面内载荷之外通常还会受到侧向载荷的作用。加筋板与矩形板一样是船体结构最基本的组成单元,而矩形板的动态极限强度在前文中得到了深入的研究。因此,同样有必要研究加筋板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度。由于船体外底加筋板结构通常不仅受到面内砰击载荷的作用,还受到来自静水的侧向压力。基于此,本章考虑侧向载荷的影响,对10,000TEU集装箱船外底加筋板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度进行了数值研究,定量地研究了初始缺陷幅值、缺陷形状、边界条件、侧向载荷、应变率和加筋间距对其动态极限强度的影响。研究结果发现初始缺陷幅值、缺陷形状、边界条件以及应变率对结果影响比较明显,而侧向载荷和加筋间距的影响可忽略不计。（5）相比矩形板和加筋板结构,船体梁结构更能反应船舶结构在砰击载荷作用下的动态特性。船体梁在动态砰击弯矩作用下的破坏特性与静态破坏特性差别很大,需要考虑材料动态本构关系和惯性效应。本章采用数值方法计算得到船体梁的弯矩-转角关系曲线,确定极限强度（M_u）和极限转角(R_y0),以极限转角作为基准值评估船体梁在砰击弯矩作用下的动态极限强度。系统讨论了砰击持续时间、砰击载荷峰值、砰击冲量对船体梁动态响应的影响。（6）随着全球贸易的增加,船舶朝大型化、快速化迅速发展。对一些具有较大艏部外飘且航速较高的船舶,如集装箱船等,需要考虑砰击带来的威胁。关于船艏结构砰击响应研究,传统方法主要是基于ABS规范,通过在船艏砰击压力计算公式中引入动态矫正因子得到动态砰击压力,然后以准静态方式施加到船艏结构得到船艏结构在砰击压力作用下的响应。然而,该方法忽略了载荷时间效应和惯性效应。针对ABS规范的不足,本文提出了砰击载荷上升时间、载荷形状、载荷衰减系数、最大砰击载荷峰值出现位置和砰击载荷沿舷侧向上移动速度等一系列与时间相关的影响参数。采用有限元法计算集装箱船船艏结构在砰击压力作用下的动态响应,并深入研究了这些影响参数对船艏结构在砰击压力作用下动态响应的影响。提出了安全余量系数用于评估集装箱船在砰击压力作用下的安全性能。该研究结论对于船艏结构抗砰击设计具有重要的参考价值。本文的主要创新点归纳如下:（1）船舶结构中的矩形板和加筋板的周围由于存在强框架,因此边界或多或少会存在一定的弹性扭转约束。采用简支和固支边界条件研究船体板的动力屈曲均无法给出精确的结果。然而遗憾的是关于弹性约束船体板的动力屈曲研究非常罕见。因此,本文基于薄板大挠度理论,研究了具有弹性扭转约束边的矩形板和加筋板在面内砰击载荷作用下的动态屈曲。揭示了船体板临界动态屈曲载荷随弹性扭转约束刚度的变化规律。研究结果发现,与弹性扭转约束边界下的临界动态屈曲载荷相比,简支边界条件下的结果偏小,固支边界条件下的结果偏大。（2）矩形板在面内砰击载荷作用下发生弹性动力屈曲后,依然还具有承载能力。因此,矩形板的动态极限强度研究对于船舶结构的抗砰击设计等领域有重要的实用意义。本文对简支矩形板在给定速度载荷和面内砰击载荷作用下的动态极限强度进行了研究。通过非线性有限元法分析了砰击持续时间、矩形板长宽比、材料屈服应力以及板厚对矩形板动态极限强度的影响。基于有限元数值结果,通过数据拟合方法构造出了简支矩形板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度经验公式,该公式形式简单,仅与长宽比、砰击持续时间和静态极限强度有关。通过与现有船型外底板结构的动态极限强度有限元结果对比,验证了本文经验公式的正确性。该经验公式能够为船体板的初步设计提供一些重要信息。（3）将动态砰击载荷等效为静态载荷,然后施加到有限元船艏模型研究船艏结构在砰击载荷作用下的动态响应不失为一种可行办法,但忽略了结构响应的动态特性,会导致与实际情况存在一定的误差。本文考虑砰击载荷时间效应,研究了10,000TEU大型集装箱船船艏结构在砰击压力作用下的动态应力响应。揭示了砰击压力幅值、砰击持续时间、砰击载荷上升时间、载荷形状、载荷衰减系数、最大砰击载荷出现位置和砰击载荷沿外飘的移动速度等参数对船艏动态应力响应的影响。提出了安全余量系数以评估船艏结构在砰击压力作用下的安全性。研究结果发现当一些参数的危险值同时出现时,船艏结构在砰击载荷作用下将会发生屈服失效。